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城市雨水再利用藏隐患:商业区雨水DOM浓度最高,消毒或产有害物质

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随着“海绵城市”建设推进,雨水作为替代水源的潜力备受关注。但我国深圳大学研究团队最新发现,不同城市区域的雨水水质差异显著——商业区和高速公路的雨水溶解性有机物(DOM)浓度最高,且芳香性更强,氯化消毒时更易生成有毒副产物(DBPs)。这项发表于《Frontiers of Environmental Science & Engineering》的研究,首次系统揭示了土地利用类型对雨水DOM特性的影响,为雨水安全再利用敲响警钟。

雨水“水质地图”:商业区雨水DOM浓度是居民区6倍

研究团队采集了广州市四种典型区域的雨水样本:高速公路、商业区、城中村和居民区。结果显示,商业区雨水的DOM浓度高达88.6 mg/L,是居民区(12.9 mg/L)的6.9倍,且芳香性物质含量最高(SUVA254值2.01 L/(mg·m))。这类DOM主要来自人类活动排放的污染物,如商场餐饮油烟、汽车尾气等,在氯化消毒时会与氯反应生成三卤甲烷等DBPs,具有生殖毒性和细胞毒性。

相比之下,居民区和城中村的雨水DOM更多来自微生物代谢产物,亲水性更强(居民区亲水性DOM占比93.7%),但低分子量有机物(<1 kDa)占比超60%——这类物质就像“漏网之鱼”,传统 coagulation-sedimentation(混凝沉淀)工艺难以去除,同样存在DBP生成风险。

低分子量DOM成“顽固分子”,传统处理技术遇挑战

令人意外的是,所有区域雨水DOM中,低分子量组分(<1 kDa)占比均最高:城中村达66.4%,高速公路52.3%。这些小分子有机物如同“微型杂质”,不仅易被人体吸收,还会干扰水处理中的微生物活性。研究负责人指出:“传统工艺擅长去除大分子污染物,但对这些‘小个子’效果有限,可能导致消毒后水中DBPs超标。”

更关键的是,雨水DOM整体偏亲水性(亲水性组分占比50.8%-93.7%),就像“油溶于水”难以通过沉淀分离。对比我国其他水源发现,雨水亲水性显著高于再生水和饮用水,这意味着处理难度更大。

雨水再利用:选对区域是关键

研究发现,土地利用类型是影响雨水DOM特性的核心因素。高速公路雨水TN浓度达11.7 mg/L,是居民区的2.5倍,磷含量也最高,这与车辆尾气和轮胎磨损直接相关;而商业区因人口密集、餐饮活动频繁,DOM中腐殖质类物质占比超50%,消毒副产物生成潜力最大。

专家建议,雨水再利用应优先选择居民区等污染较轻的区域,并采用“源头控制+深度处理”策略。例如,通过植草沟、雨水花园等“海绵设施”预处理,可去除部分DOM;后续结合活性炭吸附或高级氧化技术,进一步降低DBP风险。

未来展望:从“粗放收集”到“精准利用”

目前我国雨水再利用多集中于绿化灌溉、道路清扫等非饮用场景,但DOM特性研究为更高标准利用提供依据。研究团队呼吁,未来应建立“雨水水质地图”,根据土地利用类型优化收集方案,同时开发针对性处理技术。例如,对商业区雨水可强化生物处理去除腐殖质,对居民区雨水则重点降解小分子有机物。